Мутылина И.Н. Художественное материаловедение. Ювелирные сплавы

Подождите немного. Документ загружается.

сплав использовался до Второй мировой войны. Он твердый, легкополируемый, из-за при"

сутствия меди блеск сохраняется недолго, однако сплав имеет большую стойкость к абрази"

вам, с трудом подвергается штамповке, литью в центрифуге.

Более предпочтительным сплавом является сплав, в котором часть Cu заменена Ag. Зе"

леный сплав менее твердый, труднее полируется, но это компенсируется цветом и стойко"

стью.

Влияние степени деформации на твердость золотых сплавов 750-й пробы с различным

содержанием серебра таково, что более сильно упрочняются холодной деформацией сплавы

с высоким содержанием серебра. Наиболее интенсивный рост твердости наблюдается при

степени деформации 30 %. С уменьшением содержания серебра в сплаве скорость упроч"

нения уменьшается. В процессе пайки сплавы с высоким содержанием серебра быстро раз"

мягчаются.

В тройных сплавах золото-серебро-медь присутствие и увеличение содержания серебра

смещает термический интервал плавки к более высоким значениям.

Температура плавления сплавов ЗлСрМ750 понижается с увеличением содержания

меди. При температуре 400°С в сплаве ЗлСрМ750-125 происходит распад однородного

твердого раствора. Увеличение содержания меди или серебра приводит к понижению темпе"

ратуры распада.

Для изготовления индивидуальных ювелирных изделий с драгоценными камнями при"

меняются сплавы типа ЗлСрМ750-150, механические и технологические характеристики ко"

торых удовлетворяют всем требованиям ювелирного производства. Лучшим сочетанием де"

коративных и технологических свойств обладает сплав ЗлСрМ750-125, имеющий ярко-жел"

тый с розовым оттенком цвет, и ЗлСрМ750-150, имеющий зеленовато-желтый цвет.

Сплав ЗлСр750-250, имеющий пониженную прочность, используют для закрепления

изумрудов, так как последние требуют особо бережной закрепки во избежания сколов.

Весьма элегантный белый цвет достигается при легировании золота палладием и рядом

других элементов. Например, сплав ЗлСрПд 750-30-30, содержащий (%) Au 74,7-75,3, Ag 2,5-

3,5, Pd 2,5-3,5, In 1,5-2,5 (ТУ 117-1-291-91. Проволока из сплавов марок ЗлСрМ750-150, Зл"

СрПд750-30-30, ЗлСр750-50, ЗлСр750-150), или ЗлСрПдН 750-90-140 (Au 74,7-75,3; Ag 8,5-

9,5; Pd 13,5-14,5; Ni 1,7-2,3) и ЗлСрПдН 750-70-140 (Au 74,7-75,3; Ag 6,5-7,5; Pd 13,5-14,5; Ni

3,7-4,3) (ТУ 48-1-265-86. Полосы из золотых сплавов 750 пробы, ТУ 48-1-266-86. Проволока

из золотых сплавов 750 пробы).

Свойства сплавов могут изменяться при добавлении четвертого и даже пятого элемента

– цинка и никеля. Для увеличения прочности и, следовательно, долговечности сплавы леги"

руют в небольших количествах кобальтом, палладием, индием. Например, сплав марки ЗлСр

750-50, содержащий (%) Au 74,7-75,3; Ag 4,5-5,5; In 0,3-0,7; Co 1,0-2,0 (ТУ 117-1-290-91. По"

лосы из сплавов марок ЗлСрМ 750-150, ЗлСрПд750-30-30, ЗлСр750-50, ЗлСр750-150, ТУ 117-

1-291-91. Проволока из сплавов марок ЗлСрМ750-150, ЗлСрПд750-30-30, ЗлСр750-50, Зл"

Ср750-150).

Сплавы 585-й пробы. Сплавы 585-й пробы – материал массовых изделий. Эти сплавы

имеют самое широкое применение при изготовлении ювелирных изделий.

Сплавы золота 585-й пробы приведены в соответствие с международным стандартом и

имеют положительный ремедиум 5 единиц. Если на сплавах 583-й пробы концентрированная

азотная кислота может оставлять мутный налет, то на сплавы 585-й пробы она не действует.

585-я проба введена в Российской Федерации в 1989 г. взамен 583-й пробы и приравнена в

торговых и скупочных прейскурантах к 583-й пробе.

Сплавы золота 585-й и родственной ей 583-й пробы обладают хорошими технологиче"

скими свойствами, хорошей паяемостью, имеют красивый внешний вид, высокие антикорро"

зионные и механические свойства. По химической стойкости они относятся к группе раство"

римых в минеральных кислотах сплавов.

Наиболее распространенные сплавы 585-й пробы трехкомпонентные и более: кроме зо"

лота могут иметь в составе серебро, медь, никель, палладий, кадмий и цинк. Интервал за"

твердевания всех сплавов 585-й пробы остается сравнительно узким и не превышает 50°С.

После затвердевания структура сплава представляет собой α–твердый раствор легирую"

щих элементов в Au. В результате протекания фазовых превращений сплавы золота 585 про"

бы могут изменять свои свойства (табл. 15).

Таблица 15

Свойства сплавов золота 585-й пробы

Цвет сплава

Содержание, %

Аu Ag Сu

Температуры

плавления, °С

НВ,

МПа

δ,%

Бледно-желто-зеленый 58,5 38,25 3,25 970-990 690 300 35

Желтоватый 58,5 28,0 13,5 830-870 1180 510 33

Желтый 58,5 18,75 22,75 810-850 1310 530 36

Розовый 58,5 9,0 32,5 850-890 1140 510 44

Цвет сплавов 585-й пробы может быть самым разнообразным – от красного, желтого или

зеленого до белого различной интенсивности и оттенков. Если сплав 585-й пробы содержит

только серебро, он становится слишком мягким, имеет некрасивый бледно-зеленый цвет.

При замене 6-12 % серебра на медь сплав становится зеленым, при 20-30 % – желтым, розо"

вым – при большем количестве.

Небольшое добавление никеля оживляет цвет и увеличивает твердость. Цинк оживляет

цвет, однако, дает меньшую твердость и придает зеленоватую окраску. Добавление цинка

благоприятствует вальцеванию, волочению, соответствующее количество увеличивает со"

противление коррозии, делает сплав более однородным. Например сплав ЗлСрЦНМ585-35,

содержащий (%) Au 58,0-59,0; Ag 3,0-4,0; Zn 5,3-6,3; Ni 0,4-0,8; Cu – ост. (ТУ 117-1-806-95.

Проволока из сплава марки ЗлСрЦНМ 585-35).

Наиболее широко в ювелирной промышленности применяется сплав ЗлСрМ585-80. По

механическим и технологическим характеристикам этот сплав удовлетворяет требованиям

ювелирного производства на всех операциях и применяется для изготовления всех видов

ювелирных изделий. Механические свойства этого сплава считаются эталонными для оценки

всех материалов, применяемых в ювелирном производстве.

Сплав ЗлСрМ585-300 обладает зеленоватым цветом и используется в сочетании со спла"

вом ЗлСрМ585-80 для создания полихромных изделий.

Сплавы золота низких проб. Сплавы 375-й и 333-й пробы принято считать низкопроб"

ными. Цвета сплавов красноватые, приглушенные. Сплавы золота 375-й пробы относятся к

тускнеющим на воздухе сплавам, что ограничивает их применение в ювелирном произ"

водстве. При потере полировки изделие приобретает сероватую тональность.

Используют сплавы золота низких проб, как правило, для изготовления обручальных ко"

лец. Главное преимущество сплавов – их небольшая стоимость. Из сплавов 375-й пробы и

родственной ей 333-й пробы на ювелирных предприятиях изготавливают дешевую продук"

цию массового назначения.

Свойства (табл. 16) и цвет сплавов золота 375-й пробы можно изменять легированием.

Так, например, сплавы марки ЗлСрМ375-100 имеют красный цвет, ЗлСрМ375-20 – желтый

цвет, а сплав ЗлСрИнН375-580, содержащий 37,5 % Аu, 5 % Ag, 3 % In, 1,5 % Ni, – белый

цвет.

Предпочтительнее сплавы розового цвета, имеющие наибольшую твердость и прочность

и наименьшее относительное удлинение. Эти сплавы выдерживают малые степени деформа"

ции и при обработке давлением должны чаще подвергаться отжигу, чем бледно-желтые или

красные.

Добавками Ni или Zn механические свойства этих сплавов можно улучшить настолько,

что они становятся пригодными даже для глубокой вытяжки, однако эти добавки сильно

ухудшают жидкотекучесть и способность к пайке.

Таблица 16

Свойства сплавов золота 375-й пробы

Содержание элементов, %

Аu Ag Сu Pd

НV, МПа

Область плавления, °C

37,5 2,0 60,5 - 1310/2370 966-986

37,5 10,0 52,5 - 1530/2650 926-940

37,5 16,0 46,5 - 1510/2410 882-901

37,5 17,0 48,5 3,8 1530/2320 850-975

В числителе дана твердость (НV, МПа) после закалки, в знаменателе – после старения.

Легирование Pd несколько повышает коррозионную стойкость сплавов 375-й пробы, но

ухудшает литейные свойства из-за большого температурного интервала плавления. По кор"

розионной стойкости в атмосферных условиях и условиях носки, а также по цвету, механи"

ческим и технологическим свойствам сплав ЗлСрПдМ375-100-38 аналогичен сплаву ЗлСр"

М583-80.

Сплав ЗлСрПдМ375-100-38 хорошо обрабатывается давлением в холодном состоянии,

допуская деформацию до 70-80 %, и применяется для серийного изготовления обручальных

колец. При этом в наклепанном состоянии твердость достигает 232 HV, а в отожженном –

153 HV.

Недостатком сплава ЗлСрПдМ375-100-38 является то, что при хороших механических

свойствах он имеет широкий интервал кристаллизации и склонен к красноломкости при

пайке.

Для фасонных ювелирных изделий осваивают сплавы марки ЗлСрПд375-30-20 (желтого

цвета).

В ряде стран применяют сплавы 333-й пробы.

Физико-механические свойства сплавов на основе золота 333-й пробы приведены в табл.

17.

В последнее время, заметив интерес к низкопробным сплавам золота, некоторые фирмы

выпустили на рынок обручальные кольца 250-й пробы.

Таблица 17

Физико-механические свойства сплавов 333-й пробы

Цвет

Легирующие элементы

в частях

Ag Сu

другие

элементы

Интервал плав"

ления, °С

НВ

МПа

δ, %

Бледно-желтый 534 133 - 870-790 100 440 28

Желтый 445 222 - 820-800 110 470 24

Средне-желтый 333 334 - 825-800 115 480 25

Оранжевый 200 467 - 900-800 110 410 30

Красный 95 572 - 950-860 100 450 35

Желтый 114 431 114 Zn, 8 Ni 950-925 100 440 42

Светло-желтый 255 350 47 Zn, 15 Sn 840-795 80 400 57

Белое золото. Сплавы золота белого цвета предназначены для изготовления изделий с

бриллиантами и изумрудами. Золото приобретает белый цвет при добавлении Pd (около 16

%), а также Ni и Zn, например, сплав ЗлСрПдН 750-90-140 и ЗлСрПдН 750-70-140.

В отечественной промышленности наиболее широко применяется сплав белого золота

750-й пробы ЗлМНЦ 12,5-10-2,5. Химический состав сплава: Au – 74,5-75,5 %; Cu – 12,0-13,0

%; Ni – 9,5-10,5 %; Zn – 2,0-3,0 %; допускаются примеси Pb, Sb и Bi в количестве не более

0,005 % каждая и Fe не более 0,1 %.

Сплавы белого золота делятся на благородное (с Ag, Pt и Pd) и неблагородное (на основе

Ag-Ni-Cu, для улучшения литейных свойств добавляется Zn) золото (табл. 18).

Неблагородное белое золото в 2 раза тверже и прочнее благородного, но при отжиге на

нем образуется пленка окиси никеля, а при взаимодействии с серой оно становится красно"

ломким. Температура отжига неблагородного белого золота лежит в пределах 600-700°С, при

этом заготовку покрывают борной кислотой, иначе поверхность станет желтой, а окись нике"

ля можно будет удалить только шлифовкой. После отжига для предотвращения растрескива"

ния необходимо медленное охлаждение.

Таблица 18

Литейные сплавы белого золота

Марка сплава Содержание, % (по массе)

Au Cu Ni Zn прочие

ЗлМНЦ750-15-7,5 75 15 7,5 2,5 -

ЗлМНЦ750-12,5-10 75 12,5 10 Ост. 0,03 Re

ЗлМНЦ583-25-12,5 58,3 25 12,5 4,2 -

ЗлМНЦ583-16-17 58,3 16,2 17 8,5 -

ЗлМНЦ583-22-15 58,3 22 14,7 4,8 0,2 Mn

Используют сплавы белого золота двух типов: пластически деформируемые сплавы на

основе системы Au–Ag–Pd марок ЗлСрПд583-257 и ЗлПдСрН750-140 для получения загото"

вок методом листовой штамповки или ручной обработки и литейные сплавы системы Au–

Cu–Ni–Zn для получения заготовок методом точного литья.

Золотые сплавы для припоев

Золотые припои используются для пайки ювелирных изделий из Au и Ag. Проба золо"

тых припоев должна быть идентичной пробе изделий. Одной пробе соответствуют несколько

припоев, отличающихся друг от друга температурой плавления, цветом, текучестью и меха"

ническими характеристиками (твердостью, сопротивлением на разрыв, пластичностью).

Так, серебро понижает температуру плавления, повышает текучесть и пластичность и

ослабляет цвет припоя. Медь повышает температуру плавления и прочность, придает при"

пою красноватые оттенки. Цинк и кадмий понижают температуру плавления, улучшают те"

кучесть и придают припою зеленоватый цвет. Палладий и никель повышают температуру

плавления и придают припою белый цвет. По количеству содержащихся в припоях меди,

цинка, кадмия, олова их делят на мягкие (легкоплавкие) и твердые (средне- и тугоплавкие).

Применяемые в ювелирном производстве твердые припои изготавливают, как правило, на

основе золота и серебра. Для понижения температуры плавления в состав твердых припоев

вводят цинк и кадмий. Эти припои отличаются высокой коррозионной стойкостью. Рецепту"

ра припоев, используемых в отечественной ювелирной промышленности, приведена в табл.

19-21.

Цвет золотых припоев зависит от соотношения в них меди и серебра: больше меди –

припой розовый, больше серебра – зеленоватый, одинаковое количество меди и серебра – ро"

зовато-желтый. Прибавка цинка придает припою зеленый цвет, от прибавки кадмия цвет

припоя не изменяется. Золотые припои используются для пайки ювелирных изделий из золо"

та и платины. Маркировка золотых припоев осуществляется буквами так же, как и золотых

сплавов, но в начале марки добавляется буква «П», например ПЗл750-150.

Таблица 19

Золотые припои 585-й пробы

Марка

Содержание компонентов, %

Аu Ag Сu Cd Zn

Тип

Рабочая

температура, °

Припои стандартные

ПЗл 585-1 58,5 12,3 26,2 3,0 тугоплавкий 820-850

ПЗл 585-П 58,5 12,3 20,7 8,5 среднеплавкий 800-820

ПЗл 585-Ш 58,5 16,3 20,7 4,5 легкоплавкий 770-800

ПЗл 585-IV 58,5 15,8 20,7 2,0 3,0 » 760-780

ПЗл 585-V 58,5 13,8 22,9 1,2 3,6 » 720-750

ПЗл 585-VI 58,5 14,3 25,4 1,8 » 730-750

ПЗл 585-VII 58,5 13,0 18,5 10,0 - » 710-740

Таблица 20

Золотые припои 585-й пробы

Марка

Содержание компонентов, %

Аu Ag Сu Другие элементы

Тип

Рабочая

температура, °С

Припои нестандартные

ПЗл 585-1-43 58,5 14,1 27,5 1,7 Zn

средне"

плавкий

800-820

ПЗл 585-202 58,5 20,0 12,1 7,9 Zn; 1,5 Pd

ПЗл 585-127 58,5 12,5 20,0 9,0 Cd

легко"

плавкий

700-750

Таблица 21

Золотые припои 750-й пробы

Марка

Содержание компонентов, %

Аu Ag Сu Zn другие

Тип

Рабочая

температура, °С

Припои стандартные

ПЗл 750-70 75,0 7,0 6,0 8,0 4,0 Ni

ПЗл 750-75 75,0 7,5 5,5 2,0 10,0 Pd

тугоплавкий

800-820

820-850

ПЗл 750-87 75,0 8,7 8,8 1,5 6,0 Cd легкоплавкий 740-760

ПЗл 750-95 75,0 9,5 9,5 4,0 2,0 Pd

средне-плав"

кий

760-780

ПЗл 750-97 75,0 9,7 11,7 3,6 -

ПЗл 750-150 75,0 15,0 7,35 2,65 -

ПЗл 750-160 75,0 16,0 7,4 1,6 -

ПЗл 750-90 75,0 9,0 6,0 10,6 -

ПЗл 750-62 75,0 6,2 10,4 1,5 6,9 Cd

ПЗл 750-50 75,0 5,0 14,2 0,8 5,0 Cd

ПЗл 750-30 75,0 3,0 10,0 - 12,0 Cd

тугоплавкий

850-890

820-840

810-830

800-820

810-840

820-850

850-880

Припои нестандартные

ПЗлМЦ 750-60 75,0 14,0 6,0 5,0 - тугоплавкий 820-840

ПЗлМНЦ 750-

100

75,0 10,0 3,0 10,0 2,0 Ni легкоплавкий 750-760

ПЗлМКЦ 750-87 75,0 8,7 8,0 2,3 6,0 Cd

средне-плав"

кий

750-780

Содержание золота в припоях должно соответствовать пробе паяемого сплава. Жесткие

требования предъявляются к цвету припоя – он должен строго соответствовать цвету паяемо"

го металла.

Одной пробе обычно соответствует несколько припоев, отличающихся друг от друга

температурой плавления и цветом.

На практике различают белые и желтые золотые припои. Желтые припои используют

для пайки золота различных желтых оттенков, и поэтому они имеют красноватые, оранже"

вые, желтые, зеленоватые цвета. Белые припои применяются для пайки изделий из белого зо"

лота и платины.

Термическая обработка сплавов на основе золота

Соответствующей термической обработкой можно получить мягкие или твердые сплавы

в зависимости от их назначения. Дисперсионное твердение при низкотемпературном отжиге

приводит к росту твердости с одновременным снижением пластичности. Это позволяет по"

вышать износостойкость сплавов.

В ювелирном производстве основным видом термообработки является отжиг для сня!

тия внутренних напряжений полуфабрикатов, заготовок и изделий.

Сплавы золота на всех стадиях ювелирного производства отжигают в конвейерных пе"

чах с защитной атмосферой (типа «Соло»). В качестве защитной среды используется диссо"

циированный аммиак. Температура отжига 700-740°С, скорость движения ленты 0,0042-

0,0125 м/с. В канале печи «Соло» происходит восстановление оксидного слоя на поверхно"

сти заготовок и изделий из сплавов золота, поэтому в этих печах можно нагревать изделия,

окислившиеся в процессе производства (например, после пайки газовыми горелками). Досто"

инством печей указанного типа является быстрое охлаждение после отжига в зоне водоохла"

ждаемого холодильника, чем предотвращается выделение второй фазы при пониженных тем"

пературах.

Двойные сплавы золото – серебро относятся к сплавам термически не упрочняемым.

Тройные сплавы системы Au–Ag–Cu упрочняются термической обработкой. Эффект упроч"

нения в результате закалки и старения зависит от состава сплава. В связи с тем, что Cu и Ag

ограниченно растворимы, сплавы системы Au–Ag–Cu двухфазны при комнатных температу"

рах до 25 % Cu и Ag в сумме, т.е. до сплавов 750-й пробы.

Технология термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов золота заключается в

нагреве до определенной температуры, выдержке определенное время, быстром охлаждении,

обычно в воде (закалка), и последующей выдержке при повышенной температуре (старе!

ние). Продолжительность выдержки для сплавов с более высоким содержанием золота выше.

При термической обработке сплавов на основе золота необходимо учитывать, что увели"

чение температуры при старении дает меньший эффект упрочнения (как и для неблагород"

ных сплавов).

Ускорению процесса старения способствует предшествующая деформация. При этом

сплавы с высоким содержанием серебра склонны к внутреннему окислению, поэтому при

термообработке необходимо применять предупредительные меры. Наиболее распространен

нагрев в вакууме, использование защитных атмосфер (например, в среде аммиака, мо"

нооксида углерода и др.), в специальных средах. При использовании в качестве специальных

сред расплавов солей помимо защиты от окисления можно с большей точностью контроли"

ровать температуру.

Простейшей закалочной средой является вода. Однако вследствие высокой скорости

охлаждения на изделии могут образоваться трещины. Малогабаритные изделия часто закали"

ваются в этиловом спирте. Ввиду пожароопасности при закалке деталей большого размера

спирт использовать нельзя.

Сплавы 750-й пробы. Термическая обработка сплавов золота 750-й пробы также зависит

от соотношения меди и серебра в сплаве. Эффект упрочнения наблюдается у сплавов 750-й

пробы особенно отчетливо. Склонные к старению сплавы имеют то преимущество, что изно"

соустойчивость изделий может быть увеличена, в то время как обрабатываются они относи"

тельно легко в мягком состоянии и это обстоятельство позволяет в ряде случаев более эко"

номно использовать драгметалл.

Кроме процессов старения в сплавах ЗлСрМ750 может происходить атомное упо"

рядочение. Для сплавов ЗлСрМ750 с малым содержанием серебра отмечено значительное из"

менение механических свойств даже в результате кратковременного пребывания в области

температур атомного упорядочения. Выдержка образцов из сплава ЗлСрМ750-125 в интерва"

ле температур 310-325°С, где наиболее интенсивно проходят процессы упорядочения атомов

в течение 30 мин, и последующее охлаждение вместе с печью приводят к увеличению преде"

ла текучести в два раза и уменьшению пластичности в 5 раз. Пластичность сплавов остается

сравнительно высокой при любой термической обработке.

Сплавам ЗлСрМ750 свойственна меньшая чувствительность механических свойств к

размеру зерна. Кроме того, в этих сплавах резко снижена скорость упорядочения, закалкой

от высоких температур в них удается зафиксировать неупорядоченное состояние. Значитель"

ное упрочнение сплавов происходит только в результате длительных режимов термической

обработки.

Сплавы ЗлСрМ750-125 и ЗлСрМ750-150 склонны к быстрому росту зерна в процессе от"

жига, степень деформации полуфабрикатов из них должна составлять порядка 70 %, а время

отжига ограничиваться несколькими минутами в зависимости от толщины полуфабриката.

Закалка в воде после отжига позволяет получить пластичный материал с гомогенной струк"

турой. При температуре 400°С в сплаве ЗлСрМ750-125 происходит распад однородного

твердого раствора. Увеличение содержания меди или серебра приводит к понижению темпе"

ратуры распада.

Сложные фазовые превращения наблюдаются в сплаве белого золота 750-й пробы, со"

держащем (массовые доли компонентов): 15 % Cu, 7,5 % Ni, 2,5 % Zn. В этом сплаве могут

происходить три фазовых превращения. При температуре ниже 660°С начинается распад го"

могенного твердого раствора по механизму прерывистого типа. Скорость превращения неве"

лика и при 660°С заканчивается через 100 ч. С понижением температуры отжига при 360°С

начинается упорядочение атомов золота и цинка по типу Au

Zn, ниже температуры 290°С

происходит упорядочение атомов золота и меди по типу AuCu. При отжиге (270-290°С) об"

разование крупнодоменной структуры, сопровождающееся формоизменением объема, может

привести к самопроизвольному растрескиванию. При более низких температурах (250°С)

растрескивание не происходит, образуется мелкодоменная структура, но для завершения

процесса упорядочения требуется промежуток времени.

Под влиянием процессов атомного упорядочения происходит изменение типа распада:

выделение фазы по границам зерен по прерывистому механизму полностью подавляется и

сменяется дисперсным выделением фазы, равномерно распределенной по объему зерна. При

этом резко увеличивается скорость выделения фазы. Поэтому наибольшее упрочнение до"

стигается термообработкой ниже 290°С за счет совместного действия упрочнения и старе"

ния.

Сплавы 585-й пробы. Значительное упрочнение наблюдается и в сплавах 585-й пробы.

Содержание меди в золоте 583-й и родственной ей 585-й пробы изменяется от 3,25 до 32,5 %

при соответствующем содержании серебра от 38,25 до 9,0 %. После затвердевания все спла"

вы имеют однофазную структуру твердого раствора. При температурах ниже 600°С происхо"

дит распад с выделением частиц второй фазы. В равновесном состоянии структура сплавов

представляет собой α+β−твердые растворы. Температура начала распада твердого раствора

зависит от состава, она максимальна для сплава, содержащего 21 % меди, и соответствует

660°С.

Термическая обработка этих сплавов (табл. 22) заключается в закалке из однофазной об"

ласти (от температуры 700-750°С) и последующем старении.

Таблица 22

Режимы термообработки сплавов золота 585-й пробы

Сплав

Температура

нагрева под

закалку

Температура

старения

Выдержка,

мин

Твердость, НВ

исходная

после термо"

обработки

Желто-зеленый

ЗлСрМ 585-380

750 400 10 70 165

Желтоватый

ЗлСрМ 585-280

750 300 10 70 145

Желтый

ЗлСрМ 585-110

700 300 20 120 200

Желтый

ЗлСрМ 585-188

750 450 10 130 200

Оранжевый

ЗлСрМ 585-90

750 300 10 120 160

Красный

ЗлСрМ 585

750 300 15 95 175

Температура старения сплава ЗлСрМ585-188, содержащего 21 % Cu, равняется 450°С,

остальных – 300°С. Упрочнение сплавов золота этой пробы происходит за счет образования

мелкодисперсных выделений β−фазы.

Твердость после кратковременного низкотемпературного отжига сплавов 585-й пробы

значительно повышается, если отжигу подвергать деформированный металл. После диспер"

сионного твердения при 280°С в течение 10 мин твердость по Виккерсу (НV) закаленного

сплава составляет 1850 МПа, а деформированного с обжатием 75 % – 3050 МПа.

Твердость сплавов после низкотемпературного отжига зависит от продолжительности

температуры отжига. В сплавах 585-й пробы первоначальный рост твердости сменяется ее

уменьшением, которое происходит тем скорее и резче, чем выше температура отжига.

Цвет каления сплава ЗлСрМ 585-110 светло-красный, остальных сплавов – темно-виш"

невый

Сплавы 333-й пробы закаливаются из области гомогенного твердого раствора. Цвет кале"

ния – темно-красный. Температура закалки 650°С, охлаждение – вода (табл. 23).

Таблица 23

Режимы термообработки сплавов золота низких проб

Сплав

Температура

нагрева под

закалку

Температу"

ра старения

Выдержка,

мин

Твердость, НВ

Исходная

После термо"

обработки

Красный

ЗлСрМ 375-160

650 300 15 95 130

Желтый

ЗлСрМ 333-534

650 300 10 116 160

Красный

ЗлСрМ 333-445

650 250 15 117 155

Оранжевый Зл"

СрМ 333-333

650 300 10 103 145

Упрочнение происходит за счет распада пресыщенного твердого раствора и образования

мелкодисперсных выделений вторичных фаз.

В зависимости от содержания серебра и меди микроструктура сплавов может значитель"

но различаться. При содержании серебра выше 15 % низкопробные золотые сплавы упрочня"

ются при термообработке, но в значительно меньшей степени, чем сплавы 583 и 750-й проб.

У сплавов, лежащих на границе областей твердых растворов, и доэвтектических сплавов, со"

держащих около 10 % меди, благодаря старению твердость увеличивается в 2 раза. Упрочне"

ние в обедненных золотом сплавах происходит за счет дисперсионного твердения в системе

золото – медь.

Сплав системы Au–Pt при массовой доле Au от 10 до 70 % распадается в твердом состо"

янии на обогащенные Au и Pt твердые растворы. В закаленном состоянии сплавы имеют

твердость по Бринеллю до 1000-1500 МПа (100-150 НВ). После старения твердость может

быть увеличена до 4000 МПа.

В сплавах системы Au–Pd при всех температурах сохраняется однородный твердый

раствор, поэтому эффект дисперсионного твердения не наблюдается. В сплавах системы Au–

Ni хотя и происходит распад твердого раствора, упрочнение при старении незначительно.

Применение золота

Тысячелетиями золото использовалось для производства ювелирных украшений и мо"

нет, а применение золота для зубопротезирования известно еще древним египтянам. При"

менение золота в стекольной промышленности известно с конца XVII в.

С глубокой древности и до наших дней золото является самым распространенным ме"

таллом для изготовления ювелирных изделий, предметов сервировки стола и украшения ин"

терьера. Широко применяют его для золочения черных и цветных металлов, а также для при"

готовления припоев. Ювелиры применяют золото в сочетании с платиной, серебром, корро"

зионно-стойкой сталью, титаном, черным деревом.

Чистое золото в ювелирном деле применяется редко, в основном как сусальное для золо"

чения. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику.

Золочение – это процесс нанесения на поверхность изделий, конструкций, архитектур"

ных сооружений слоев золота от десятых долей мкм до 2-3 мкм и до 20-25 мкм в некоторых

ответственных случаях. В Древнем Египте применяли так называемый листовой метод золо"

чения – на подготовленную поверхность изделий наклеивали 1-3 слоя тончайших лепестков

золота. Этот способ широко применялся в Киевской Руси с X-XI вв. н. э. Уже в XIX в. в Рос"

сии этим способом золотили железные или медные главы церквей, крыши, шпили дворцов.

Срок службы листовых золотых покрытий достигал примерно 50 лет. Позднее стали приме"

нять огневой метод золочения – на поверхность наносили тестообразную пасту из амальгамы

золота (соединение золота с ртутью). При нагреве изделия (из фарфора или металла) ртуть

испарялась, а плотное золотое покрытие оставалось. Срок службы таких покрытий 100-150

лет. Начиная с середины XIX в. пользуются гальваническим методом золочения – золото

осаждают на поверхность из раствора дицианоаурата KAu (CN)

. Такое покрытие обладает

большой химической стойкостью, высокой тепло- и электропроводностью и применяется не

только в ювелирном деле и часовом производстве, но и в электронной промышленности,

главным образом для покрытия соединительных электрических контактов электронно-вы"

числительных устройств. Гальванический метод используют не только для золочения, но и

для покрытий из соединений золота с серебром, сурьмой, никелем, кобальтом, медью и др.

Такие покрытия примерно вдвое повышают твердость поверхности и являются хорошим

средством защиты ее от коррозии.

Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных

свойств послужила причиной широкого использования золота в промышленности. Значи"

тельно возросло применение золота в промышленности, оборонной и космической технике и

в других отраслях народного хозяйства (медицина, приборостроение) в 60-70-е годы XX в. В

настоящее время на технические цели расходуется 10-15 % добываемого золота.

Золото и его сплавы применяются в самолето- и ракетостроении для защиты от окисле"

ния высокочувствительных элементов. Используют при сварке и пайке жароупорных спла"

вов, где требуется особо высокая практичность и неокисляемость сварных швов: в ракетах,

реактивных двигателях, ядерных реакторах, сверхзвуковых самолетах, космических аппа"

ратах и др. Широко применяются покрытия из золота в электротехнике и электронике, при

изготовлении различной радио- и рентгеноаппаратуры. Золотые сплавы применяют в произ"

водстве часовых корпусов и перьев для авторучек.

В США только стоматологи ежегодно расходуют 25 т золота. В медицине используют не

только зубопротезные золотые сплавы, но и медицинские препараты, содержащие соли золо"

та, для различных целей, например при лечении туберкулеза. Радиоактивное золото исполь"

зуют при лечении злокачественных опухолей. В научных исследованиях Au используют для

захвата медленных нейтронов. С помощью радиоактивных изотопов золота изучают диффу"

зионные процессы в металлах и сплавах.

Золото применяют для металлизации оконных стекол зданий. В жаркие летние месяцы

тонкая пленка (0,13 мкм) отражает инфракрасное излучение и в помещении становится зна"

чительно прохладнее. Если через такое стекло пропустить ток, то оно обретет противотуман"

ные свойства. Покрытые золотом смотровые стекла судов и электровозов эффективны в лю"

бое время года.

В разные годы XX в. самая высокая цена золота была 850 долларов за унцию, самая низ"

кая – 2 доллара. Одно из самых крупных золотых изделий – ванна в Японии, изготовленная

из золота 9-каратной пробы, а ее масса составляет 313,5 фунта.

Первые золотые монеты (как средство обмена) были отчеканены в 560 г. до н. э., а в

наши времена на рынке золотых монет в постоянно большом спросе канадская монета «Кле"

новый лист», которую в отличие от других золотых монет чеканят не из сплава золота, а из

чистого золота. В настоящее время для изготовления монет используется 900-я проба золота.

Наиболее известные составы золотых сплавов: дукатное золото (23 карата 8 гранов =

985-й пробе), кроновое золото (22 карата = 917-й пробе) и пистольное золото (21 карат 9

гранов = 906-й пробе).

Запасы золота распределяются примерно следующим образом: 60 % составляют офици"

альные резервы (в банках и казначействах), 20 % – частная тезаврация (накопление) и 20 % –

в виде драгоценностей (ювелирные и художественные изделия) и промышленной продукции.

Сейчас большая часть мирового потребления золота идет на производство ювелирных

изделий (рис. 16).

Рис. 16. Спрос на мировое золото по секторам в 1996 г.